FR2528959A1 - Four rotatif et procede de traitement de minerais a base d'oxydes - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES FOURS ROTATIFS. ELLE SE RAPPORTE A UN FOUR ROTATIF DESTINE AU TRAITEMENT D'UN MINERAI D'UN OXYDE D'AU MOINS UN ELEMENT DU GROUPE DU FER. SELON L'INVENTION, UN BRULEUR PRINCIPAL 9 FORME UNE LONGUE FLAMME LF QUI PENETRE PAR L'EXTREMITE D'EVACUATION DU FOUR, ALORS QU'UN BRULEUR AUXILIAIRE 11 FORME UNE FLAMME PLUS COURTE SF. DE CETTE MANIERE, LE PROFIL DE TEMPERATURE OBTENU LE LONG DU FOUR CORRESPOND A DES CONDITIONS IDEALES DE FONCTIONNEMENT. LE FOUR CONVIENT AU TRAITEMENT PAR FUSION REDUCTRICE DES MINERAIS DE FER ET DE NICKEL.

Description

La présente invention concerne un-four rotatif destiné au traitement de minerais à base d'oxydes d'au moins un élément du groupe du fer, par fusion réductrice à l'état semi-fondu, ainsi qu'un procédé de fusion mettant en oeuvre un tel four ; elle concerne plus précisément un four rotatif destiné au traitement d'un minerai contenant au moins un oxyde d'un élément du groupe du fer, notamment le fer, le nickel et le cobalt, par fusion réductrice à l'état semifondu, et un procédé de fusion mettant en oeuvre un tel four.

On connaît déjà des procédés de- fusion réductrice des minerais contenant des oxydes des éléments du groupe du fer afin que ces éléments soient obtenus sous forme séparée. Ces procédés de fusion réductrice peuvent être rangés en trois catégories.

(1) Procédé de fusion réductrice à l'état totalement fondu.

Dans ce procédé de fusion réductrice, un minerai à base d'oxyde, un fondant et un agent réducteur sont placés dans un four rotatif et totalement fondus dans celui-ci afin que le minerai soit réduit et forme un laitier et du métal fondu qui sont alors évacués du four. Le procéde
Basset de fusion de mine-rai pulvérisé de fer à l'aide d'un four rotatif à ciment est un exemple de ce type de procédé de fusion réductrice. Cependant, ce procédé n'est pas utilisé en pratique actuelleme-nt car il provoque une détérioration très importante du revêtement du four.

(2) Procédé de fusion réductrice par réaction à l'état solide
non-fondu.

Selon ce procédé, un minerai pulvérisé à base d'oxyde est mélangé à un agent réducteur pulvérisé, et le mélange est aggloméré. Les agglomérats ainsi obtenus sont chauffés dans un four afin que le minerai à base d'oxyde soit réduit tout en restant à l'état solide, et les agglomérats réduits sont évacués du four. Ces agglomérats réduits sont fondus de manière classique au four électrique afin qu'ils se séparent en un métal et un laitier. Ce procédé est souvent utilisé pour la fusion réductrice préliminaire d'un minerai à base d'oxyde de fer, de nickel ou de chrome.

(3) Procédé de fusion réductrice à l'état semi-fondu.

Ce procédé est appelé généralement procédé Krupp- ennanlage et il constitue un procédé qui convient à la fusion réductrice d'un minerai pulvérisé à base d'oxyde ayant une teneur élevée en'eau. Selon ce procédé, un minerai à base d'oxyde, un agent réducteur et un fondant sont-chauffés dans un four afin que la réduction d'un métal soit exécutée alors que les matériaux sont à l'état semi-fondu.

Ce procédé est actuellement utilisé pour la fusion réductrice des minerais à base d'oxydes de nickel. Les procédés précités sont connus pour la fusion réductrice de minerais des oxydes des éléments du groupe du fer. On sait que tous ces procédés sont en général adaptés à la fusion réductrice de minerais pulvérisés à base d'oxydes de mauvaise qualité.

Le four rotatif utilisé dans le procédé classique
Krupp-Rennanlage est le four rotatif représenté schématiquement sur la figure 1, et il a dans la plupart des cas une longueur totale comprise entre 60 et 120 m, un diamètre externe de 3,6 à 5,2 m, un diamètre interne de 2,5 à 4,8 m, et une inclinaison de son axe par rapport au plan horizontal de 1 à 4 %.Le four a sa partie d'extrémité supérieure, c'est-à-dire la-partie 2 d'introduction des matériaux, qui comporte une zone A de préchauffage dans laquelle les matériaux introduits dans le four sont préchauffés afin que leur température augmente ; en aval de la zone A de préchauffage, une zone B de réduction permet une réaction de réduction du minerai à base d'oxyde avec les matériaux à l'état solide ou semi-fondu et, dans la partie d'extrémité inférieure, une zone C de granulation permet la croissance sous forme de fer granulaire des granulés de métal spongieux réduit formés par la réaction de réduction. Le fer granulaire et le laitier formés ainsi sont évacués par un anneau 3 d'arrêt placé à l'extrémité inférieure, c'est-à-dire à l'extrémité d'évacuation du four.Plus précisément, le chauffage et le préchauffage des matériaux sont essentiellement effectués dans une zone A de préchauffage délimitée dans le -four, la réduction du minerai dans la zone B de réduction et la croissance des granulés du métal réduit et la formation du laitier dans la zone C de granulation.

Le four rotatif indiqué précédemment comporte une enveloppe de fer et des briques de chamotte qui revêtent l'enveloppe de fer. La partie du four qui correspond à la zone réductrice B et à la zone de granulation C ont des températures supérieures à la partie qui correspond à la zone A de préchauffage Si bien que les deux premières parties du four ont un revêtement supplémntaire de briques de chromemagnésie, de briques d'alumine fondue ou de briques de silice fondue.

On considère maintenant un exemple dans iequel un minerai silicique pauvre en fer (ayant une teneur en fer d'environ 30 %) est fondu dans le four précité. Le minerai pauvre pulvérisé et un agent réducteur sont introduits dans le four par l'extrémité supérieure afin qu'ils subissent une combustion avec du charbon pulvérisé grâce à un brûleur 5 introduit dans le four par son extrémité inférieure. En conséquence, le minerai est préchauffé puis réduit -afin qu'il forme du fer spongieux. Lorsque ce dernier est chauffé à une température plus élevée de 1200 à 13000C, il absorbe environ 1 % de carbone et devient du fer granulaire lorsque le fer spongieux est malaxé dans le laitier, ayant une basicité d'environ 0,3 et une acidité élevée. Le fer granulaire ainsi formé déborde de l'anneau 3 d'arrêt afin d'être évacué du four.Le fer granulaire est alors tamisé par une machine de traitement de poudre et est soumis à une séparation magnétique. 1 à 2 % environ de laitier restent dans le fer granulaire et 1 à 2 % environ du métal restent dans le laitier.

Ce procédé se caractérise par lapossibilité du traitement des minerais siliciques pauvres de fer, de nickel et de cobalt, qui ne peuvent pas être utilisés directement dans un hautfourneau, avec un agent réducteur pulvérisé de mauvaise qualité ou un combustible.
Il est avantageux pour la réduction, autant que possible, du rapport de la quantité de fer granulaire perdue dans le laitier dans le four à la quantité totale de fer formé, que la vitesse de formation de fer granulaire fin, par exemple de fer granulaire ayant une dimension particulaire ne dépassant pas 0,2 à 5 mm, soit minimale.

Le rendement en fer granulaire formé à l'aide du four rotatif est de 90 à 97 %. La vitesse de formation de laitier augmente en général en fonction inverse de la qualité du métal présent dans le minerai à. base d'oxyde utilisé; plus la qualité du métal du minerai es-t faible et plus le rendement en métal granulaire est faible. Les ca ractéristiques de la fusion réductrice d'un minerai à base d'oxyde dans un four réside en ce que le-charbon pulvérisé de faible qualité peut être utilisé comme agent réducteur et en ce que, en particulier, un minerai de faible qualité, et notamment ayant une teneur élevée en acide silicique, peut être utilisé convenablement.Au cours de ces dernières années, on a traité au four rotatif des minerais contenant du nickel et de mauvaise qualité, notamment la garniérite et la latérite qui ont une teneur en nickel d'environ 0,2 à 3 %. Cependant, lorsqu'un minerai à base d'oxyde contenant du nickel et notammentde mauvaise qualité est soumis à une fusion réductrice à l'état semi-fondu dans un four rotatif, du laitier se forme avec ùn débit extrêmement élevé. En outre, la vitesse de formation de fines particules de nickel granulaire parmi toutes les particules de nickel granulaire formées est relativement élevée. Ces fines particules de nickel granulaire se mélangent au laitier et sont perdues dans celui-ci.

Un four rotatif classique destiné à'être utilisé pour le traitement des minerais à base d'oxydes par fusion réductrice à-l'état semi-fondu comporte un brûleur permettant la combustion d'une huile lourde ou de- charbo-n pulvérisé pour le chauffage de l'intérieur du four. La température à l'intérieur du four est donc accrue afin que la fusion réductrice à l'état semi-fondu du minerai à base d'oxyde soit accrue. Dans un tel four rotatif, la température du produit restant dans l'anneau d'arrêt placé à l'extrémité d'évacuation ne peut pas etre maintenue à une valeur prédéterminée, et un anneau de laitier, placé au voisinage de la limite entre la zone B de réduction et la zone C de granulation, ne peut pas avoir une position fixe plus proche de l'extré- mité d'évacuation du four.De plus, lorsque l'anneau de laitier croît d'une manière excessive, sa dimension ne peut pas être réduite facilement. En conséquence, l'opération de fusion réductrice ne peut pas être exécutée de façon continue pendant une longue période.

L'invention concerne un four rotatif utilisé pour le traitement d'un minerai à base d'un oxyde d'au moins un élément choisi dans le groupe du fer de la Classification
Périodique des Eléments, par fusion réductrice à l'état semi-fondu, le four ayant un anneau d'arrêt qui permet une augmentation du rendement en métal au cours de l'opération de fusion.

L'invention concerne aussi un four rotatif qui peut maintenir la température du produit restant dans l'anneau d'arrêt placé à son extrémité d'évacuation à une valeur prédéterminée, la fixation, à l'endroit le plus proche possible de l'extrémité d'évacuation du four rotatif, de l'anneau de laitier qui se forme au voisinage de la limite entre la zone réductrice et la zone de granulation, et la réduction facile de la taille de l'anneau de laitier lorsque celui-ci a pris une dimension excessive, le four ayant un brûleur principal et un brûleur secondaire ; l'invention concerne aussi un procédé de fusion par mise en oeuvre de ce four rotatif.

L'invention concerne aussi un four rotatif comprenant une chambre de combustion formée afin qu'elle entoure la partie de l'extrémité d'évacuation dont la longueur, dans la direction axiale du four rotatif, ayant une valeur convenable, un brûleur étant placé en position convenable afin que, en particulier, la distance entre l'extrémité libre du brûleur et la surface de l'anneau d'arrêt placé en face de lui se trouve à un niveau convenable. L'invention concerne aussi un procédé de fusion réductrice mettant en oeuvre ce four rotatif.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un four rotatif classique destiné au traitement des minerais à base d'oxydes par fusion réductrice à l'état semi-fondu
la figure 2 est une coupe longitudinale schématique d'un anneau d'arrêt destiné à retenir le produit et monté à l'extrémité d'évacuation du four rotatif représenté sur la figure 1
la figure 3 est un graphique représentant la relation entre le rapport de hauteur de l'anneau H/D, D étant le diamètre interne de la section circulaire de l'espace entouré par le revêtement à la face interne du four rotatif selon l'invention, et H étant la hauteur de l'anneau d'arrêt dépassant du revêtement, et le rendement en métal, la courbe en traits pleins correspondant au rendement en nickel à partir de garniérite et la courbe en traits interrompus correspondant au rendement en fer à partir de latérite
la figure 4 est une coupe longitudinale de la moitié du corps du four rotatif selon l'invention, à son extrémité d'évacuation, et elle représente une chambre de combustion
la figure 5 est une élévation frontale du four rotatif selon l'invention, le corps du four se trouvant à lavant et la chambre de combustion à l'arrière
la figure 6A est un graphique représentant la relation entre la distance comprise entre l'extrémité libre du brûleur principal et diverses positions à l'intérieur du four, et la température à ces diverses positions
-la figure 6B est une coupe longitudinale repr- sentant la forme des flammes de combustion formées le long de l'intérieur du corps du four à l'aide des brûleurs principal et auxiliaire
la figure 7 est une coupe longitudinale de l'extrémité d'évacuation du four rotatif destiné au traitement de minerais à base d'oxydes par fusion réductrice à l'état semi-fondu, avec un graphique repésentant, en.fonction de la position de cés éléments, la relation entre les positions des brûleurs et la température de flamme obtenues; et
la figure 8 est un graphique représentant la relation entre la distance séparant l'extrémité libre du brûleur et diverses positions axiales de la flamme formées par celui-ci et les températures mesurées dans les parties centrales de la flamme qui se trouvent dans des plans verticaux contenant ces diverses parties axiales de la flamme.

L'invention repose sur la découverte du fait que, au cours du préchauffage, dans une zone A, d'un minerai à base d'oxyde qui a été introduit dans le four repré senté schématiquement sur les figures 1 et 2, les fines particules de métal réduit par formation dans une zone
B de réduction puis par fusion de ces fines particules les unes avec les autres afin qu'elles forment de plus grosses particules dans une zone C de granulation, pouvaient être retenues pendant une plus longue période dans le four, notamment dans la zone de granulation C.L'invention peut être mise en oeuvre par réglage d'un rapport H/D à une valeur comprise entre 0,15 et 0,25, ce rapport étant le rapport de hauteur d'arrêt H/D obtenu par "division de la hauteur H d'un anneau d'arrêt de retenue-du produit placé à l'extrémité inférieure d'un four rotatif classique et dépassant du revêtement formé à la face internedu four, et du diamètre D de la section de l'espace circulaire déli- mité dans le four entouré dans le revêtement dans la partie de la surface interne du four qui correspond à la zone de granulation (le diamètre D de la section circulaire particulière étant appelétdans la suite du présent mémoire "diamètre interne").

Par exemple, le paragraphe 3 de la page 324 de la thèse ayant pour titre "Bau und Betrieb der Krupp-Rennanlage in Watenstedt" incorporée dans "sahel und Eisen", pages 319-325,- 12mai 1949, se réfère à des techniques de remplissage optimal des matériaux dans un four rotatif utilisé pour la mise en oeuvre du procédé Krupp-Rennanlage.

Ce paragraphe de la thèse indique que "lorsque le diamètre interne d'un four à Watenstedt est de 3 600 mm, le diamètre de l'anneau d'arrêt-est de 1600 mm. Ainsi, la hauteur de l'anneau d'arrêt est sensiblement égal à 1000 mm et l'épaisseur des matériaux placés dans le four diminue progressivement de l'anneau d'arrêt à l'orifice d'introduction des matériaux à l'extrémité supérieure du four... On a déterminé expérimentalement que le diamètre optimal de l'anneau d'arrêt pour un tel type de four tel qu'il est utilisé à Watenstedt est de 1600 mm. En conséquence, on peut dire avec sûreté que les -valeurs précédentes sont parfaitement reconmandables...". Le rapport H/D, c'est-à-dire le rapport de la hauteur H (1000 mm) de l'anneau d'arrêt au diamètre interne D (3600 m) du four est dans ce cas égal à 0,278.

D'autre part, le rapport de la hauteur de l'anneau d'arrêt au diamètre interne du corps du four dans un four rotatif destiné à être utilisé pour la fabrication du ciment ou dans un four rotatif du type Elkem utilisé pour la réduction de la garniérite en une phase solide, -est compris entre 0 et 0,05.

On a constaté selon l'invention que, lorsque le rapport H/D, H étant la hauteur de l'anneau d'arrêt et D le diamètre interne du corps du fcur, c'est-à-dire le rapport de hauteur d'arrêt dans un four rotatif utilisé pour le traitement d'un mineraid'un oxyde d'un élément du groupe du fer par fusion réductrice à l'état semi-fondu, et ayant une inclinaison de 1 à 4 %, est réglé entre 0,15 et 0,25, le métal peut être obtenu avec le rendement le plus élevé.

Dans un four rotatif clas-sique ayant un brûleur,la température dans la zone de granulation de celui-ci peut être maintenue à une valeur élevée par le bruleur principal, mais la température du clinker qui est formé des produits semi-fondus de réduction et de laitier à l'extrémité d'évacua-tion de la partie inférieure du four, ne peut pas avoir une valeur convenable.

En conséquence, la mise en oeuvre d'une opération de fusion réductrice avec conservation de la température du clinker à une valeur convenable à l'extrémité d'évacuation du four, nécessite naturellement l'augmentation de la température dans la zone de granulation. Cependant, lorsque la température augmente dans cette zone de granulation, le métal et le laitier fondent si bien que le revêtement s'use dans cette zone. Ce phénomène rend impossible la mise en oeuvre stable d'une opération de fusion réductrice pendant une longue période.

Lorsqu'un minerai à base d'oxyde est soumis à une fusion réductrice à l'état semi-fondu dans un four rotatif ayant des brûleurs principal-et auxiliaire selon l'invention, la température dans la zone de granulation peut être maintenue à une valeur convenable par le brûleur principal, et la température du clinker à l'extrémité d'évacuation du four peut être maintenue parle bradeur auxiliaire. Ceci constitue les caractéristiques originales de l'invention grâce à laquelle, contrairement au four rotatif classique indiqué précédemment, ce four selon l'invention permet une augmentation du rendement en métal, un allongement de la durée de vie du revêtement du four, et la mise en oeuvre stable de l'opération de fusion réductrice pendant une longue période.

Un four rotatif selon l'invention, ayant des brûleurs principal et auxiliaire et utilisé pour le traitement de minerais à base d'oxydes par fusion réductrice à l'état semi-fondu, est maintenant décrit plus détail en référence aux dessins.

La figure 4 est une coupe longitudinale par un plan vertical passant par l'extrémité d'évacuation d'un four rotatif selon l'invention, en présence d'une chambre 6 de-combustion, le plan de coupe passant par l'axe du four. Un anneau 3 d'arrêt est placé à l'extrémité d'évacuation du four 1. Un brûleur principal 9 et un brûleur auxiliaire 11 sont disposés dans la moitié supérieure d'une paroi avant 7 de la chambre 6 de combustion, cette paroi étant sensiblement perpendiculaire à l'axe du four, si bien que les brûleurs 9 et 11 sont disposés côte à côte et sont sensiblement parallèles à l'axe-du four. La distance entre l'extrémité du brûleur principal 9 et la paroi avant 7 est légèrement supérieure à la distance séparant l'extrémité du brûleur auxiliaire 11 de cette même paroi 7.P-lus précisément, l'extrémité du-brûleur principal 9 est plus proche de l'extrémité d'évacuation du four 1 que celle du brûleur auxiliaire 11. La figure Sest une élévation dans laquelle la face interne de la paroi avant 7 de la chambre 6 de combustion est représentée depuis l'exté- rieur de l'extrémité d'ovacuation du four de la figure 4.

Sur la figure 5, la référence 9 désigne le brûleur principal-et la reférence 11 le brûleur auxiliaire.

Des trous 13 d'observation sont formés dans des parties de la paroi avant 7 de la chambre 6 qui sont placées de part et d'autre le long d'un axe imaginaire Y-Y recoupant l'axe du four horizontalement en direction perpendiculaire.

L'intérieur du four peut être observé par ces trous ou fenêtres.

On considère maintenant les raisons pour les quelles les brûleurs principal et auxiliaire sont montés dans le four selon l'invention.

Au cours d'un procédé de traitement d'un minerai à base d'oxyde par fusion réductrice à 11 état semi-fondu dans un four rotatif, il faut que la température permettant la croissance des particules métalliques réduites sous forme sphérique soit maintenue dans la zone de granulation pendant une période très longue. Le maintien d'une telle température pendant une longue période au cours d'un procédé classique de fusion réductrice à l'état semi-fondu, nécessite une augmentation de la longueur de la flamme du brûleur à une valeur très élevée, et le maintien de la brillance de la flamme à une valeur suffisamment élevée.

Bien qu'il soit facile d'augmenter la longueur de la flamme, le maintien de cette brillanoe à une valeur suffisamment élevée est plus difficile.

Les réactions qui ont lieu dans un four peuvent être classées sommairement en trois catégories, le préchauffage, la réduction et a formation de fer granulaire.

Une zone de préchauffage, une zone de réduction et une zone de granulation sont formées dans cet ordre à partir de l'extrémité supérieure du four, vers son extrémité inférieure. Les longueurs de ces trois zones, en direction axiale du four, varient suivant le procédé de fusion réductrice utilisé. Ces longueurs correspondent habituellement au tiers environ de la longueur totale du corps du four.

Comme indiqué précédemment, les fines particules métalliques formées par la réaction dans la zone de réduction se rassemblent et se combinent en formant du fer granulaire dans la zone de granulation. La matière déposée, c'est-à-dire un anneau de-laitier, se trouve -obligatoirement sur la partie de la surface interne du four qui correspond à la région limite entre la zone réductrice et la zone de granulation. Dans le procédé Krupp-Rennanlage, ilest souhaitable que le déplacement de l'anneau de laitier vers l'extrémité supérieure, c'est-à-dire vers le centre du four, soit évité afin que la longueur de la zone de granulation sait portée à une valeur suffisamment élevée pour que les fines particules métalliques forment du fer granulaire, et afin que l'opération de fusion réductrice s'effectue régulièrement.D'autre part, lorsque l'anneau de laitier se déplace vers l'extrémité inférieure du four, la longueur de la zone de granulation devient trop faible si bien que la dimension du fer granulaire et -le rendementen métal diminuent tous deux. ~
Un anneau de laitier joue le rôle d'une barrière de retenue des matériaux. Lorsqu'un anneau de laitier se forme en position convenable et a une hauteur convenable, la réaction de réduction et la réaction de croissance du fer granulaire progressent d'une manière excellente.

Un anneau de laitier se forme avantageusement à une distance qui, par rapport à l'-extrémité d'évacuation du four, se trouve vers l'intérieur à 5 à 6 fois le diamètre interne de son revêtement. On constate expérimentalement selon l'invention qu'un dépassement avantageux de l'anneau de laitier par rapport à- la surface interne du revêtement correspond à 10 % environ du diamètre interne du revêtement.

Dans une opération normale de fusion réductrice, l'anneau de laitier a tendance à se déplacer au cours du temps vers la partie centrale du four. Plus l'anneau de laitier se déplace vers la partie centrale du four et plus il est difficile d'arrêter son déplacement. Lorsque la distance comprise entre la position à laquelle se forme un anneau de laitier dans le four et l'extrémité d'évacuation est au moins égale à 10 fois environ le diamètre interne du revêtement, il devient très difficile d'empêcher le déplacement plus important de l'anneau de laitier vers la partie centrale du four.

Lorsque le fer granulaire formé dans la zone de granulation touche le revêtement et se dépose sur celuici, il s'accumule sur le revêtement en formant un anneau de métal. La formation d'un tel anneau de métal provoque une réduction du diamètre interne du four et réduit l'efficacité de l'opération de-fusion réductrice. En conséquence, l'enlèvement périodique de l'anneau de métal devient nécessaire. Pendant l'enlèvement d'un tel anneau de métal, du charbon est mélangéavec un rapport croissant avec les matériaux placés dans le four, et la quantité de combustible liquide des brûleurs principal et auxiliaire ou la quantité de charbon pulvérisé est accrue. En outre, le nombre de tours par minute d'un ventilateur de circulation de gaz usé dans le four diminue. Ainsi, l'anneau métallique fond et est retiré. On constate selon l'invention qu'une flamme de combustion provenant d'un brûleur auxiliaire a un effet importantsur l'augmentation efficace de la température à proximité de l'anneau d'arrêt pendant une opération d'extraction d'un anneau métallique, réalisée de la manière indiquée précédemment.

Il existe déjà un four rotatif classique ayant un brûleur pilote en plus d'un brûleur principal. Le brû leur pilote est utilisé pour la stabilisation de la flamme du brûleur principal, et on nue peut pas utiliser le brûleur pilote à la place du brûleur auxiliaire utilisé selon 1' invention.

Lorsque les brûleurs principal et auxiliaire sont utilisés simultanément comme indiqué précédemment, la combinaison et l'accumulation des produits de réduction, c'est-à-dire des particules métalliques, sont favorisées dans la zone de réduction, et une température de 1250 à 1300"C qui est la limite supérieure de la température jus qu'à laquelle la gangue ne fond pas, peut être maintenue jusqu'à ce que les produits de la réaction aient atteint l'anneau d'arrêt formé à l'extrémité d'évacuation du four.

En outre, la formation de l'anneau de laitier peut être limitée à une position convenable dans le four, et la formation d'un anneau métallique peut être évitée.

La relation entre les diverses parties des flammes de combustion des brûleurs principal et auxiliaire et les parties relatives de l'intérieur du four, et les températures dans ces parties de l'intérieur four est maintenant considérée en détail.

La figure 6A représente la répartition de-la température dans les flammes LF et SF des brûleurs principal et auxiliaire respectivement, à l'intérieur d'un four en direction axiale, les brûleurs principal et auxiliaire fonctionnant avec des débits de consommation d'une huile combustible lourde de 1000 et 300 l/h respectivement. Comme le montre le graphique, la température de la partie de la flamme -LF qui se trouve à 4 m environ de l'extrémité libre du brûleur principal atteint pratiquement 20000C, et cette température est maintenue jusqu'à la partie de la flamme qui se trouve à 10 m à peu près de l'extrémité libre du brûleur principal, cette température diminuant progressivement dans la partie de la flamme qui est à plus de 10 m de l'extrémité libre du brûleur.La figure 6B est une coupe longitudinale de la chambre 6 de combustion et de la moitié inférieure du four comprenant sa partieinfé- rieure, en coupe par un plan passant par l'axe du four.

Il faut noter sur la figure que la flamme LF du brûleur principal est longue et augmente la température essentiellement à l'intérieur du four, la flamme SF du brûleur auxiliaire étant courte et maintenant la température essentiellement dans la partie inférieure du four à--- une valeur convenable, c'est-à-dire dans la partie du four qui est voisine de l'anneau d'arrêt placé à son extrémité d'évacuation.

Lorsque les deux brûleurs fonctionnent de cette manière l'un par rapport à l'autre, la température à l'extrémité d'évacuation du four peut être maintenue à une valeur élevée. En conséquence, le rendement en Ni du minerai de nickel à base de garniérite ou le rendement en fer d'un minerai de fer à base de latérite peut être accru d'une valeur importante, par rapport au rendement obtenu avec un four rotatif classique.

Selon l'invention, le rapport de la puissance calorifique du brûleur auxiliaire à celle du brûleur principal est avantageusement compris entre 1/10 et une valeur inférieure à 1.

L'invention concerne aussi un four rotatif comprenant une chambre de combustion .perfectionnéepar rapport à la chambre de combustion d'un four rotatif utilisé pour la mise en oeuvre du procédé classique Krupp-Rennanlage, et qui a de meilleures caractéristiques de retenue de chaleur.

Dans le four utilisé pour la mise en oeuvre du procédé Krupp-Rennanlage, il est avantageux que la vitesse de formation des fines particules de fer granulaire soit réduite au minimum, par exemple du fer granulaire dont la dimension particulaire est inférieure à 0,5 mm, afin que la quantité de fer granulaire perdue dans le laitier soit réduite dans la mesure du possible. Cependant, lorsqu'un minerai de basse qualité, contenant du nickel tel que la garniérite ou la latérite ayant une teneur en nickel de 0,2 à3 %, est soumis à une fusion réductrice à l'état semi-fondu dans un tel four rotatif, le laitier se forme avec un débit très élevé, et la vitesse de formation des fines particules de nickel granulaire, parmi toutes les particules de nickel granulaire formées, est relativement élevée.De telles fines particules de nickel granulaire se mélangent au laitier et sont perdues dans celui-ci.

Selon l'invention, on utilise avantageusement une température de réduction comprise entre 900 et 14000C,
supérieure de 300 -à 400"C à la température de réduction de 600 à 10000C utilisée dans le procédé direct de formation de fer connu pour la mise en oeuvre de la réduction en phase solide dans un four rotatif classique de traitement des minerais à base d'oxydespar-fusion réductrice à l'état semi-fondu. Lorsque l'anneau de laitier-qui se forme obligatoirement au voisinage de la limite entre la zone réductrice et la zone de granulation dans un four, étant donné les matériaux placés à l'intérieur et déposés à sa face interne, a augmenté et a pris une taille excessivement grande, il empêche le déplacement des matériaux placés dans le four, de l'air et des gaz de combustion et empêche la mise en oeuvre régulière de la fusion réductrice. Cependant, lorsque l'anneau de laitier occupe une position convenable et a une taille raisonnable, il ne pose pas de.problème à l'opération de fusion réductrice, et il a même un effet favorable puisque les matériaux présents dans le four peuvent y être retenus pendant une période convenable.

Lorsque l'anneau de laitier se forme dans une partie de l'intérieur du four -qui-est relativement proche de son extrémité d'évacuation, la réduction de sa dimension est relativement facile même lorsqu'il prend une grande dimension. Lorsque l'anneau de laitier augmente dans -une partie ce-ntrale ou amont de l'intérieur d'un four, la réduction de sa taille devient difficile, et il est parfois nécessaire d'interrompre la fusion réductrice. Enconséquen- ce, une des conditions importantes de la mise-en oeuvre d'une fusion réductrice dans un four rotatif est le maintien à une valeur convenable de la température du produit restant dans l'anneau d'arrêt à l'extrémité d'évacuation du four et le réglage de la position de formation de l'anneau de laitier.

La figure 7 représente la relation entre les diverses positions le long de l'intérieur de la chambre de combustion et du four rotatif, entre diverses parties correspondant à ces diverses positions et qui se trouvent à des distances variables de la flamme de l'extrémité libre d'un brûleur Sa ou 5b, et la température dans les diverses parties des flammes, lorsque le brûleur 5a, 5b est utilisé pour le chauffage de l'intérieur du four, sa flamme pénétrant par l'extrémité d'évacuation du four vers l'extrémité supérieure, au cours d'une réduction à l'état semi-fondu utilisée en pratique. Comme l'indique la courbe, la distance comprise entre l'extrémité libre du brûleur 5a et l'extrémité interne (appelée extrémité d'arrêt) de la protubérance de l'anneau d'arrêt à l'extrémité d'évacuation du four est de 3,5 m.Lorsque le brûleur 5a ayant cette- position par rapport à l'extrémité d'arrêt est allumé, la flamme commence à une position qui se trouve à 80 cm environ de l'extrémité libre vers l'extrémité d'évacuation du four comme indiqué par la courbe a, et la température de la flamme augmente brutalement pour atteindre 19000C environ à l'extrémité d'arrêt. La température augmente alors progressivement et dépasse 2000 CC dans la partie interne du four. Ainsi, la température des produits voisins de l'anneau d'arrêt peut être maintenue facilement à la valeur voulue.

D'autre part, lorsque le brûleur 5b est allumé, la flamme commence à 80 cm environ de son extrémité libre, vers le côté interne du four comme indiqué par la courbe b, et la température de la flamme augmente brutalement.

Comme les positions relatives de l'extrémité libre du brûleur Sb et de l'extrémité d'arrêt du four correspondent sensiblement l'une à l'autre, l'extrémité d'arrêt n'est pas chauffé~par la flamme ; la flamme du brûleur 5b commence à une position qui se trouve à 80 cm environ de l'extrémité d'arrêt vers l'intérieur du four et la température de la flamme augmente à l'intérieur du four.En conséquence, le brûleur 5b ne peut pas maintenir la température des produits restant à proximité de l'anneau d'arrêt à la température nécessaire de 1000 à 12000C.
Dans le four classique de Krupp-Rennanlage, décrit dans la thèse "Krupp-Rennanlage Method" Stahl und
Eisen 20, Septembre 1934 Heft 38, la distance comprise entre l'extrémité libre du brûleur et l'extrémité d'arrêt du four est comprise entre 25 et 30 % du diamètre interne de l'enveloppe de fer du four, et la distance comprise entre la surface externe de la paroi avant de la chambre de combustion et l'extrémité d'arrêt est de l'ordre de 70 à 75 % de cette valeur.On a constaté, au cours de l'exé- cution d'opérations de fusion réductrice pendant de nombreuses années avec un four classique Krupp-Rennanlage, que, lors de l'utilisation d'un tel four pour une fusion réductrice, un anneau de laitier excessivement important se forme dans une partie interne du four et qu'il rend impossible la poursuite de l'opération de fusion réductrice pendant une longue période avec un rendement en métal utile suffisamment élevé.

Plusieurs expériences ont été effectuées dans le cadre de l'invention pour l'élimination des inconvé nient présentés par le four~classique Krupp-Rennanlage, et elles ont finalement conduit à une découverte portant sur la distance comprise entre l'extrémité libre du brûleur et l'extrémité d'arrêt dans un four7 la longueur de la chambre de combustion dans la direction axiale du four, et la distance comprise entre l'extrémité libre du brûleur et l'extrémité d'arrêt.

On a étudié, selon l'invention, la relation entre les distances comprises entre l'extrémité libre d'un brûleur et diverses parties de la flamme de celui-ci, et les températures dans les parties axiales de la flamme qui correspondent-à ces diverses parties de la flamme, avec combustion de 4.107 J/l (à 250C) d'une huile lourde brûlée avec un- rapport d'air m = 1 à raison de 1000 1/h. Les résultats sont indiqués sur la figure 8. Le rapport d'air m est une valeur qui peut être calculée d'après l'équation m = A/Ao, Ag étant la quantité d'air nécessaire à la combustion complète du carbone, de l'hydrogène et du soufre d'un litre de combustion, et A étant la quantité d'air utilisée en pratique.Comme l'indique ce graphique, la température dans des parties axiales de la flamme qui se trouvent à une distance de 3,5 à 10 m de l'extrémité libre du brûleur, est d'environ 20000C. On détermine que le réglage de la température de l'anneau d'arrêt (dans la position correspondant à celle de l'extrémité d'arrêt indiquée précédemment), formée au voisinage de l'extrémité- d'évacuation d'un four, à une valeur comprise entre 1000 et 12000C, pouvait être obtenu par réglage de la distance comprise entre l'extrémité libre du brûleur et l'extrémité d'évacuation du four en fonction du diamètre interne de l'enveloppe de fer du four, ayant une influence sur la température de l'anneau d'arrêt.

La flamme du brûleur, utilisée pour le réglage de la température de l'anneau d'arrêt au voisinage de. l'ex- trémité d'évacuation d'un four à une valeur convenable et qui enflamme le combustible â une position qui se trouve par exemple à 80 cm de l'extrémité libre du brûleur, s'étale sous forme parabolique jusqu'à un diamètre sensiblement égal au diamètre interne de l'anneau d'arrêt afin que celuici soit chauffé. Les produits contenus dans l'anneau d'arrêt et dans la zone de granulation sont chauffés par conduction de la chaleur de la flamme dans une petite mesure et par rayonnement de la chaleur dans une plus grande mesure.

Lorsque la flamme passant dans la zone de granulation a atteint la zone de réduction, c'est-à-dire lorsque les gaz de combustion ont avancé d'une distance égale au tiers de la longueur totale du four à partir de l'extrémité d'évacuation de celui-ci, vers son extrémité supérieure, les gaz viennent au contact du matériau ou du revêtement du four et lui transmettent de la chaleur. Ainsi, dans le procédé de Krupp-Rennanlage, l'utilisation d'un combustible présentant un faible rayonnement thermique, tel que le gaz naturel-ou le gaz pauvre est un inconvénient ; on peut avantageusement utiliser une huile lourde ou du charbon ayant de bonnes propriétés de rayonnement thermique afin que le rendement thermique soit accru.Lors de l'utilisation d'une huile lourde comme combustible, la partie de la flamme qui présente le plus grand effet de rayonnement thermique est celle qui se trouve à 10 m environ de l'extrémité libre du brûleur, et le transfert de chaleur à au moins 12000C du fait du rayonnement de la flamme se termine à 15 m environ de l'extrémité libre du brûleur.

Lorsque le brûleur 5a se trouve dans la position indiquée sur la figure 7, un anneau due laitier commence à se former dans une position interne du four qui se trouve à 15 m environ de l'extrémité d'évacuation. Lorsque le brûleur 5a se trouve dans la position du brûleur 5b indiquée sur la même figure, l'anneau de laitier commence à se former à l'intérieur du four à 18,5 m environ de son extrémité d'évacuation. Lorsque l'anneau de -laitier se forme dans une telle position, il est déplacé vers la partie interne du four au cours du temps. En conséquence, plus l'anneau de laitier se déplace vers la partie interne du four et plus le temps nécessaire à la réduction de sa dimension devient important. Ainsi, lorsque la position à laquelle commence à se former l'anneau de laitier varie beaucoup, le débit d'introduction des matériaux varie beaucoup. En d'autres termes plus la position à laquelle l'anneau de laitier commence à se former est distantes de l'extrémité d'évacuation du four et plus le débit d'alimentation en matériau diminue Si bien que le rendement de production du métal diminue.

Les raisons pour lesquelles la distance entre l'extrémité libre du brûleur ct l'extrémité d'évacuation du four est limitée selon l'invention sont maintenant décrites en détail.

Lorsque la distance indiquée précédemment est inférieure à 70 % du diamètre interne de l'enveloppe de fer du-four, la température des produits restant dans l'anneau d'arrêt ne peut pas être maintenue à une valeur conve nable, c'est-à-dire entre 1000 et-1200-0C. D'autre part, lorsque cette distance dépasse 90 % du diamètre interne de l'enveloppe du four, l'anneau. de laitier se forme dans une partie interne du four et les matériaux qui y sont placésystaynent. Non seulement la productivité du four diminue alors mais sa durée de vie aussi. En conséquence, il est nécessaire que cette distance soit réglée à une valeur comprise entre 70 et 90 zO du diamètre interne de l'enveloppe du four.

Lorsque la distance comprise entre l'extrémité libre du brûleur et ltextrémité d'évacuation du four est comprise entre 70 et 90 t du diamètre interne de l'enveloppe de fer du four, la longueur de la chambre de combustion, en direction axiale dufour, -est obligatoirement réduite. Le maintien de la température des matériaux réfractaires de la partie de la surface interne de'lacham- bre de combustion qui se trouve autour de l'extrémité d'évacuation du four, à une valeur comprise entre 1000 et 12000C nécessite que la longueur de la chàmbre-de combustion soit comprise entre 80 et 130 % du diamètre interne de l'enveloppe du four.Lorsque cette longueur est inférieure à 80 % de ce diamètre interne, la chaleur est absorbée par le cylindre externe du brûleur, la tuyauterie de soufflage et les fenêtres d'observation si bien que la tempér-ature des matériaux réfractaires à la surface interne de la chambre de combustion tombe au-dessous de 10000C. Dans ces conditions, la position d'allunla;e du brûleur devient trop éloignée de son extrémité libre,.et la température des produits qui se trouvent à l'extrémité d'évacuation du four ne peut pas être maintenue à une valeur convenable.

D'autre part, lorsque la longueur de la chambre de combustion dépasse 130 % du diamètre interne de l'enveloppe du four, la quantité de chaleur s'échappant de la chambre de combustion vers l'extérieur devient beaucoup trop grande.

On considère maintenant des données expérimentales obtenues par mise en oeuvre de l'invention.

Expérience 1
On a déterminé selon l'invention les taux de remplissage d'un four rotatif ayant une longueur de 70 m, un diamètre interne de l'enveloppe de fer de 3600 mm, une épaisseur de 200 mm et un diamètre interne de 3200 mm.

A désigne la section de l'espace cylindrique dans l'espace de granulation formé dans le four et S la section de l'espace libre formé dans l'anneau d'arrêt en forme d'arc de cercle. Les taux de remplissage~(S/A) x 100 % peuvent être déterminés par calcul d'après les rapports de hauteur d'arrêt (H/D) x 100. Les résultats figurent dans le tableau I.

TABLEAU I
Rapport de hauteur 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 d'arrêt (H/D)
Taux de remplissage z 1,8 5,2 9,4 14,2 19,5 25,2 31,3 (S/A) x 100
Selon l'invention, lorsque le rapport de hauteur est compris entre 0,15 et 0,25, le taux de remplissage (S/A) x 100. (%) qui peut être déterminé par calcul est compris entre 9,4 et 19,5 %.

On vérifie alors selon l'invention l'influence de la hauteur de l'anneau d'arrêt qui retient le produit, sur le rendement du nickel lors de l'utilisation -de minerai à base de garniérite ayant la composition indiquée dans le tableau II, la hauteur d'arrêt variant entre 300 et 900 mm.

TABLEAU Il
(z)
SiO2 Fe203 A e203 NiO CoO Cr203 CaO MgO 39,61 17,03- 1,02 3,28 0,09 1,09 0,12 24,78
Fe Ni Co
13,10 2,58 0,07
Au cours de cet essai, on utilise comme agent réducteur et comme agent fondant respectivement, 200 kg d'anthracite:ayant la composition indiquée dans le tableau
III et 70 ka de calcaire, pour '-1000 kg de garniérite (perte au feu 10,91 %). Le minerai est-introduit à raison de 12,5 t/h afin qu'il subisse une fusion réductrice à l'état semi-fondu.

TABLEAU III
Cendres Matières volantes volatiles Cendres 7
CV (%) MV (%) P (%) S (%) (%) ~ 10 J/kg 74,9 6,4 0,008 0,37 16,9 2,92
Le clinker obtenu au cours de la fusion réductrice exécutée de la manière indiquée et qui est formé de fer granulaire et de laitier, est concassé puis soumis à un triage. Le rapport de la quantité de nickel contenu dans les granulés ainsi obtenus à celui du nickel contenu dans le minerai place dans le four, c'est-à-dire le rendement en nickel, est alors déterminé. Les résultats figurent dans le tableau IV.

TABLEAU IV
Hauteur Rapport Taux de d'anneau de hau- remplisd'arrêt teur d'ar- sage % Débit Rendement en
(mm) rêt x 100 ~~~~~~~~~ ~~~~~ nickel (%)
300 9,4 5 1 86,3 87,0
400 12,5 7 0,71 89,0 91,5
600 18,8 13,5 0,37 92,8 93,7
94,0 94,5
800 25,0 19,5 0,26 91,1 93,0
94,0
900 28,1 22,5 0,22 87,0 88,0
Expérience 2
On effectue un essai de fusion réductrice à l'état semi-fondu'avec le même four rotatif que dans l'expérience 1, mais avec un minerai de fer base de latérite ayant la composition indiquée dans le tableau V. Dans cette expérience, on utilise 260 kg d'anthracite pour 1000 kg de minerai, et la hauteur de l'anneau d'arrêt retenant le produit varie de la même manière que dans l'expérience 1.

Ainsi, l'influence de la hauteur de l'anneau d'arrêt sur le rendement en nickel est vérifiée. Les résultats figurent dans le tableau VI.

TABLEAU V
Perte SiO2 Fie203 Au2 3 NiO 2 3 CaO MgO au feu ~~~~ 3 11,51 11,71 61,06 6,9 0,2 3,9 0,22 1,0
Fe Ni
45,7 0,16
TABLEAU VT
Hauteur Rapport Taux de d'anneau de hau- remplis- Débit Rendement en fer d'arrêt teur d'ar- sage v (mm) rôt x 100 ~~~~~~ ~~~~~ ~~~ ~
300 9,4 5 1
400 12,5 7 0,71 87,0 88,5
600 18,8 13,5 0,37 90,5 91,8
800 25,0 19,5 0,26 90,4 92,0
900 28,1 22,5 0,22 85,3- 86,2
Le graphique de la figure 3 représente la relation entre le rapport de hauteur et le rendement en métal, c'est-à-dire le nickel (lors de l'utilisation de garniérite) et le fer (lors d'utilisation de latérite) déterminés d'après les résultats des expériences 1 et 2. Sur le graphique, la courbe en trains pleins représente le -rendement en nickel et la courbe en traits interrompus le rendement en fer. On peut noter sur le graphique que les rendements en nickel et en fer sont d'au moins 90 % lorsque le rapport
H/D de hauteur est compris entre 0,15 et 0,25.

Lorsqu'un minerai à base d'un oxyde d'un élément du groupe du fer subit une fusion réductrice à l'état semifondu par mise en oeuvre d'un four rotatif selon l'invention1 ayant un anneau d'arrêt destiné à la retenue du produit, l'élément du groupe du fer peut être obtenu avec un rendement élevé.

On considère maintenant des exemples de mise en oeuvre de l'invention qui diffèrent des exemples comparatifs.

Exemple 1
On effectue des opérations de fusion réductrice à l'état semi-fondu dans un four rotatif selon l'invention à la fois avec un minerai des nickel et un minerai de fer à base de latérite, ayant les compositions indiquées dans le tableau VII.

TABLEAU VII
Perte
au feu SiO2 FeO Au 203 NiÔ CaO MgO
Minerai de nickel 10,91 39,61 17,03 1,02 3,28 0,09 24,78
Minerai de fer à base 11,51 11,17 61,06 6,90 0,20 0,06 1,01 de latérite
L'agent réducteur utilisé est l'anthracite. On utilise 200 kg et 260 kg pour 1000 kg de minerai de nickel et de minerai de fer à base de latérite respectivement. Le tableau VIII donne la composition et le pouvoir calorifique de I'anthracite utilisé.

TABLEAU VIII
7
Cendres MV CV P S 16,9 % 6,4 % 74,9 % 0,008 % 0,37 % 2,92
te four rotatif a une longueur de 70 m, un diamètre interne du revêtement de 3600 mm, une épaisseur de revêtement de 200 mm et une hauteur de l'anneau d'arrêt, placé à l'extrémité d'évacuation du four, de 700 mm. Le four tourne à 0,7 trimin afin qu'il assure 'une fusion réductrice à l'état semi-fondu dans les conditions suivantes
Débit normal d'alimentation du minerai : 12 t/h
Brûleur principal (du type à retour de pression de combus
tible)
débit d'alimentation en combustible liquide : 1000 l/h
rapport d'air primaire m : 0,2
rapport d'air secondaire m : 0,5
pression d'air : 500 cm d'eau
Brûleur auxiliaire (à jet hydraulique)
débit d'alimentation en combustible liquide : 300 l/h
rapport d'air primaire m 0,2
rapport d'air secondaire m : 0,7
pression d'air 500 cm d'eau
On utilise la même qualité d'huile lourde pour la combustion dans les deux brûleurs, l'huile lourde ayant un pouvoir calorifique de 4 7 J/l à -250C.

On effectue une même opération de fusion réductrice à l'état semi-fondu par mise en oeuvre d'un procédé classique sans utilisation du brûleur auxiliaire. Pendant cette fusion réductrice, le débit d'alimentation de combustible liquide du brûleur est de 1300 l/h. Le tableau
IX permet la comparaison des rendements en nickel dans le cas du minerai de nickel et en fer dans le cas du minerai de fer à-base de latérite par mise en oeuvre du procédé de l'invention, avec des brûleurs principal et auxiliaire, et d'un procédé classique à l'aide d'un seul brûleur.

TABLEAU IX
Procédé selon l'in- Procédé classique
vention (brûleurs (un seul brûleur)
principal et auxi liaire)
Rendement en Ni 94 89
Rendement en Fe 90 76
Dans l'exemple 1 et l'exemple comparatif, latempérature de la face supérieure de l'anneau d'arrêt à l'extrémité inférieure du four est mesurée au thermomètre optique afin de déterminer sa température.Dans le procédé classique, la température à la face supérieure de l'anneau d'arrêt est de 900"C. Le procédé selon 11 invention permet le maintien de la température de la face supérieure de l'anneau d'arrêt d'une manière stable à 11000C, pour une même quantité de combustib-le liquide sous forme d'une huile lourde que dans le procédé classique, et avec un rendement en métal extrêmement élevé comme indiqué précédemment.

Lors de l'utilisation d'un four rotatif selon l'invention, on peut obtenir un rendement en métal extrêmement élevé et, en outre, la fusion réductrice peut être effectuée d'une manière stable et continue pendant une longue période, en comparaison d'une fusion réductrice effectuée dans un four rotatif classique dont la durée est relativement courte.

Exemple 2
On effectue une fusion réductrice à l'état semifondu dans un four Krupp-Rennanlage, avec un minerai de nickel et un minerai de fer--dont les compositions figurent dans le tableau X.

TABLEAU X
Perte
au feu SiO2 2 3 Au203 NiO
Minerai de nickel 10,91 39,61 17,03 1,02 3,28
Minerai de fer 11,51 11,17 61,06 6,90 0,20
CoO Cr2O3 CaO MgO
Minerai de nickel 0,09 1,09 0,12 24,78
Minerai de fer - 3,11 0,22 1,01
On utilise, comme agent réducteur, de l'anthracite dont la composition figure dans le tableau XI, à raison de 200 et 260 kg pour 1000 kg du minerai de nickel et de fer respectivement.

TABLEAU XI Cendres MV CV P S 107 J/kg 16,9 6;4 74,9 0,008 0,37 2,92
Le four utilisé dans l'exemple.2 a une longueur de 70 m, un diamètre interne d'enveloppe de 3600 r.m, une épaisseur de revêtement de 200 mm, une hauteur d'anneau d'arrêt de 640 mm, et une inclinaison du four de 2 %. Chaque minerai est introduit à raison de 12,5 t/h dans le four tournant à 0,75 tr/min alors que 1000 l/h d'une huile combustible lourde ayant un pouvoir calorifique de 4.10 J/l à 250C sont brûlés.Les opérations indiquées sont mises en oeuvre alors que la distance comprise entre l'extrémité libre du brûleur et l'extrémité d'évacuation du four est comprise entre - 10 - et 110 g du diamètre interne de l'enveloppe du four (cette distance étant appelée rapport de position du brûleur en t). Les rendements en nickel et en fer, pour ces divers rapports de position du brûleur, sont indiqués dans le tableau XII.

TABLEAU XII
Rapport de position du -10 50 60 70 80 86 90 10Q 110 brûleur (g.)
Rendement 86 88 90 92 94 94 93 - 92 90 en Ni (%)
Rendement 70 86 89 90 90 ' 91 91 89 -87 en Fe (z)
Ce n'est que lorsque le rapport de position du brûleur est de - 10 8 que la longueur de la chambre de combustion, en direction axiale du four, est égale à 28 % du diamètre interne de l'enveloppe du four, c'est-à-dire 1 m. Lorsque le rapport deposition brûleur dépasse - 10 %, la longueur de la chambre de combustion est égale à 100 % du diamètre interne de l'enveloppe de fer du four, c'est-à-dire 3,6 m.

Chacun des rendements indiqués précédemment est une valeur obtenue par division du poids des granulés métalliques récupérés comme produit après broyage du clinker retiré du four puis triage par séparation par gravité et séparation magnétique, par le poids de nickel ou de fer contenu dans le minerai utilisé ; il ne s'agit pas du taux de rédution en pourcentage.

On constate, selon l'invention que, comme le taux de réduction ne varie pas notablement avec le rapport de position du brûleur, les rendements indiqués précédemment sont influencés par le degré de grossissement des particules métalliques formées à la suite de la réduction, en particules métalliques plus grosses.

Dans les exemples qui précèdent, les débits d'ali- mentation en minerai, en fonction du rapport de position des brûleurs, sont comme indiqué par le tableau XIII.

TABLEAU XIII
Rapport de position du brûleur - 10 % 86 t
Débit d'alimentation de minerai 11,3 t/h 14}6 t/h de nickel
Débit d'alimentation de minerai de 12,8 t/h 16,2 t/h fer
Lors de l'utilisation d'un four selon l'invention, les rendements en métaux utiles sont accrus et, en outre, les débits des minerais sont accrus de 280 à 380 tonnes par jour. De plus, les débits de production des métaux sont aussi accrus et la durée d'un four classique est prolongée d'une valeur de 90 jours à une valeur pouvant atteindre 150 jours.

La figure 5 représente une disposition particulièrement avantageuse des brûleurs principal et auxiliaire 9 et 11, placés dans la chambre de combustion. Les deux brûleurs sont sensiblement parallèles à l'axe du four et ils sont fixés à la paroi 7 de la chambre en des positions telles que, lorsque le four est destiné à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'il est observé par l'extrémité d'introduction des matériaux vers l'extrémité d-'évacflation, chaque brûleur est fixé à la partie de la paroi d'extrémité qui se trouve en face de l'un de quatre quadrants d'une coupe verticale circulaire comprenant la surface d'extrémité d'évacuation du four, les quatre quadrants étant délimités par des axes vertical X-X et horizontal Y-Y, le brûleur principal 9 se trouvant en face du quadrant qui se trouve à droite de l'axe X;X et au-dessus de l'axe Y-Y, le brûleur auxiliaire 11 se trouvant en face du quadrant qui est à gauche de l'axe vertical
X-X et au-dessus de l'axe Y-Y, la distance comprise entre le brûleur principal et l'axe horizontal Y-Y étant supérieure à la distance comprise entre le brûleur auxiliaire et l'axe horizontal Y-Y, la distance comprise entre le brûleur principal dans son quadrant et l'axe vertical X-X étant inférieure à la distance comprise entre le brûleur auxiliaire dans son quadrant et l'axe vertical X-X.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par.l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre exemples non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Four rotatif du type-qui comprend un anneau d'arrêt (3) destiné à retenir le produit, des brûleurs (5-) de chauffage et une chambre de combustion (6) dans laquelle les brûleurs sont allumés, le four étant utilisé pour le traitement d'un minerai à base d'un oxyde d'au moins un élément du groupe du fer de la Classification

Périodique des Eléments par une fusion réductrice à l'état semi-fondu alors que le minerai est chauffé par les brûleurs, ledit four étant caractérisé en ce que l'anneau d'arrêt (3) destiné à retenir le produit est formé de matière réfractaire et dépasse de la partie du revêtement réfractaire de la face interne du four qui correspond à l'extrémité d'évacuation du produit du four, le rapport de la hauteur de l'anneau d'arrêt en saillie au diamètre de la section de l'espace cylindrique délimité par le revêtement réfractaire dans le four étant compris entre 0,15 et 0,25.

2. Four rotatif comportant un anneau d'arrêt (3), des brûleurs de chauffage et une chambre de combustion (6) dans laquelle les brûleurs sont allumés, le four étant utilisé pour le traitement d'un minerai d'un oxyde d'au moins un élément du groupe du fer par fusion réductrice à l'état semi-fondu, pendant le chauffage du minerai par les brûleurs, caractérisé en ce que les brûleurs de chauffage comprennent un brûleur principal (9) et un brûleur auxiliaire (11).

3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que les brûleurs principal t auxiliaire (9, 11) sont disposés dans la chambre de combustion (6) qui est formée afin qu'elle entoure l'extrémité d'évacuation du produit du'four, si bien que les brûleurs principal et auxiliaire (9; 11) sont sensiblement parallèles à la direction axiale du four, les brûleurs étant fixés à des parties d'une paroi d'extrémité (7) de la chambre de combustion (6) dans des positipns telles que, pour une rotation du four rotatif dans le sens des aiguilles d'une montre lorsque le four est observé de l'extrémité d'introduction des matériaux vers son extrémité d'évacuation, chacun des brûleurs principal et auxiliaire (9, 11) est fixé à la partie de paroi d'extrémité qui se trouve en face d'une position de l'un de quatre quadrants d'une section verticale circulaire comprenant la surface d'extrémité d'évacuation du four, les quatre quadrants étant délimités par des axes centraux vertical

X-X et horizontal Y-Y de la section verticale circulaire, le brûleur principal (9) se trouvant en face du quadrant qui se trouve à droite de l'axe vertical X-X et au-dessus de l'axe horizontal Y-Y, le brûleur auxiliaire (11) étant en face du quadrant qui se trouve à g-aucile dc 1' axe vertical X-X et au-dessus de l'axe horizontal Y-Y, la distance du brûleur principal à l'axe horizontal Y-Y dans son quadrant étant supérieure à la distance du brûleur auxiliaire à l'axe horizontal Y-Y dans son quadrant, la distance du brûleur principal à l'axe vertical X-X dans son quadrant étant inférieure à la distance du brûleur auxiliaire à l'axe vertical X-X dans son quadrant.

4. Four selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la flamme du brûleur principal (9) est plus longue que celle du brûleur auxiliaire (11), le brûleur principal (9) étant destiné à régler la température dans une zone de granulation et dans une zone de réduction du four, la flamme du brûleur auxiliaire étant plus courte que celle du brûleur principal, le brûleur auxiliaire (11) étant destiné à régler la température au voisinage de l.'an- neau d'arrêt placé à l'extrémité d'évacuation du four.

5. Four rotatif, du type qui comportc un anneau d'arrêt (3) destiné à retenir le produit, des brûleurs de chauffage (9, 11), et une chambre de conbustion (G) dans laquelle les brûleurs sont allumés, le four étant utilisé pour le traitement d'un minerai d'un oxyde d'au moins un élément du groupe du fer par fusion réductrice à l'état semi-fondu, lors du chauffage du minerai par les brûleurs, caractérisé en ce que la distance comprise entre les extrémités libres des brûleurs (9., 11) disposés dans la chambre de combustion (6) et l'extrémité d'évacuation du four est comprise entre 70 et 90 % du diamètre interne d'une enveloppe du four.

6. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que la longueur de la chambre de combustion (6) dans la direction axiale du four est comprise entre 80 et 130 % du diamètre interne de l'enveloppe du four, afin que la chambre de combustion possède des propriétés suffisamment importantes d'isolation thermique.

7. Four selon la revendication 1, caractérise en ce que les brûleurs comportent un brûleur principal (9) et un brûleur auxiliaire (11).

8. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance comprise entre les extrémités libres des brûleurs (9, 11) disposés dans la chambre de combustion (6) est comprise entre 70 et 90 % du diamètre interne de l'enveloppe du four.

9. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que des brûleurs comportent un brûleur principal (9) et un brûleur auxiliaire (11), la distance comprise entre les extrémités libres des brûleurs placés dans la chambre de combustion (6) étant comprise entre 70 et 90 % du diamètre interne de l'enveloppe du four.

10. Procédé de traitement d'un minerai d'un oxyde d'au moins un .élément du groupe du fer par fusion réductrice à l'état semi-fondu, à l'aide d'un four rotatif, du type qui comprend le traitement du minerai par réduction à l'état semi-fondu par un agent réducteur avec chauffage du minerai à l'aide de brûleurs (9, 11), le four étant incliné de 1 à 4 % et tournant à une vitesse de 0,7 à 1,5 tr/min, ledit procédé étant caractérise en ce qu'il comprend le réglage du rapport de la hauteur d'un anneau d'arrêt (3) assurant la retenue du produit et placé à l'extrémité d'évacuation du produit du four rotatif, cet anneau étant.formé d'une matière réfractaire, au diamètre de la section de-l'espace cylindrique limité par le revêtement réfractaire placé à la face interne du four, à une valeur comprise entre 0,15 et 0,25, le réglage de la longueur de la chambre de combustion (6), mesurée dans la direc .tion axiale du four,. cette chambre étant formée afin qu'elle entoure l'extrémité d'évacuation du four, à une valeur comprise entre 80 et 130 % du diamètre interne d'une enveloppe du four, le réglage de la distance séparant l'extrémité libre- d'un brûleur principal (9), qui est l'un des brûleurs placés dans la chambre de combustion, et l'extrémité d'évacuation du four à une valeur comprise entre 70 et 90 % du diamètre interne de- l'enveloppe du four, la formation, à l'aide du brûleur princial (9) d'une flamme plus lqngue que ce-lle d'un brûleur auxiliaire (11), et le réglage des températures dans une zone de préchauffage, une zone de réduction, une zone de granulation et une région voisine de l'anneau d'arrêt (3) dans le four dans les plages respectives suivantes : 100 - 6000C, 600 - 12000C, 1200 14000C et 1150 - 13500C.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le rapport de la puissance calorifique du brûleur principal (9) à celle du brûleur auxiliaire (11) est compris entre 1j10 et moins de 1.

12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la dimension de la flamme du brûleur auxiliaire (11) est réglée afin que cette flamme provoque la fusion et l'extraction d'un anneau de métal qui se forme souvent sur la partie de revêtement du four qui correspond à la zone de granulation du fait du dépôt des particules métalliques et qui s'agrandit vers l'inté- rieur.